AMOLF ZIET NIEUW TYPE OORTWOLK ROND BOSE-EINSTEIN CONDENSAAT

Vijftig jaar geleden postuleerde de Leidse sterrenkundige Jan Oort dat het zonnestelsel wordt omringd door een wolk van zeer verre komeetkernen die toch in het gravitatieveld van de zon gevangen blijven: de later naar hem genoemde Oortwolk. Het bestaan van zo'n wolk van brokken ijskoude oermaterie is later langs vele wegen bevestigd, maar onlangs is er nòg een soort Oortwolk ontdekt. Deze bevindt zich niet in het heelal, maar in laboratoria waar de exotische materietoestand van het Bose-Einstein Condensaat wordt bestudeerd. Op het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica in Amsterdam (AMOLF) is het bestaan van deze tweede Oortwolk aangetoond.

Een Bose-Einstein Condensaat is een toestand waarin een verdund atomair gas zich bij extreem lage temperatuur manifesteert. Alle atomen bevinden zich dan in hun laagste energietoestand, waardoor ze geen afzonderlijke identiteit meer hebben en zich volgens de regels van quantummechanica als het ware als één superatoom gedragen. Deze toestand werd in 1924 en 1925 voorspeld door respectievelijk Satyendra Bose en Albert Einstein en in 1995 voor het eerst op de universiteit van Colorado tot stand gebracht door een groep fysici onder leiding van Eric Cornell en Carl Wieman.

In het proefschrift van Kai Dieckmann, die gisteren aan de Universiteit van Amsterdam promoveerde, wordt het eerste Bose-Einstein Condensaat in Nederland beschreven. Het gaat hierbij om tien miljoen rubidiumatomen die in een magnetische val werden vastgehouden en met laserbundels afgekoeld tot een temperatuur van een miljardste graad boven het absolute nulpunt.

Het condensaat blijkt dan echter altijd te zijn omringd door een wolk atomen van hogere energie die in zeer langgerekte banen rond het centrum bewegen. Deze atomen botsen nooit met elkaar, maar wel – als ze in het binnenstuk van bun baan komen – met de atomen van het koudere condensaat. Eric Cornell opperde twee jaar geleden dat een deel van de gesignaleerde verwarming (en verstoring) van dit condensaat door een wolk van zulke `komeetachtige' atomen werd veroorzaakt en introduceerde hiervoor het begrip Oortwolk. Dieckmann beschrijft in zijn proefschrift Cold Clouds and Oort Clouds hoe FOM-onderzoekers nu voor het eerst een duidelijk bewijs voor het bestaan van deze wolk hebben verkregen. Ook hebben zij een techniek ontwikkeld om de eigenschappen van de wolk te bestuderen (door de atomen naar een magneto-optische val over te brengen) en het aantal atomen in de wolk drastisch (tot een factor zes) te verminderen. De meeste Oortwolk-atomen blijken deeltjes te zijn die het proces van afkoeling niet volledig hebben ondergaan.